一种实时观察真实岩心原油驱替过程的方法

1.一种实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，其特征在于，步骤为：
1)准备真实岩心实时观察驱油模型，其包含有：一底座、一设于底座上的样品舱、一设于底座顶部的密封顶盖、一设于密封顶盖中间的观察玻璃窗口和一覆盖岩心样品的光学薄膜，所述底座上设有凹槽，所述样品舱位于该凹槽中，岩心样品置于样品舱中，样品舱、岩心样品和光学薄膜固定在底座与密封顶盖的中间；在所述底座相对的两侧面分别设有样品舱入口通孔和样品舱出口通孔，在所述密封顶盖设一与外部压力管道相连通的气压通道；
2)按照略小于样品舱的内壁尺寸，把洗完油的岩石样品加工好，岩石样品的厚度要求略大于样品舱的厚度，把岩石样品用有机玻璃固定在样品舱内，然后把高出样品舱的岩石样品磨平，然后剖光；把样品舱装入底座中，在剖光的样品表面覆光学薄膜，光学薄膜边缘与样品舱接触部位密封处理，开始实验；
3)首先将样品舱出口通孔和气压通道关闭密封，从样品舱入口通孔灌入液体，液体为原油、水或聚合物，然后从气压通道加压至2-3Pa，放置1小时后，被测样品在溶液中达到饱和；
4)采用荧光探针标定方法，激光扫描共聚焦显微镜对真实岩心模型的驱替过程进行实时观察：将模型放在载物台上，将激光扫描共聚焦显微镜的镜头调整到观察玻璃窗口的上方，选择适宜的激发光源和接收波长，用长焦距物镜，选择合适倍数物镜进行观察，记录观察图像；所述适宜的激发光源和接收波长是指：
a)注液之后，针对样品中岩石矿物观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择
488nm波长作为接收波长进行观察，用绿色显示；
b)针对样品中原油的轻质组份的观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择
510nm～600nm波长作为接收波长进行观察，用红色显示；
c)针对样品中原油的重质组份的观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择
600nm～800nm波长作为接收波长进行观察，用蓝色显示；
d)水在样品中的观察，水在注入之前用荧光黄染色，选择512nm波长的激光作为激发光源，选择550nm～600nm波长作为接收波长进行观察，用蓝色显示；
e)聚合物在样品中的观察，聚合物注入之前用荧光兰染色，选择613nm波长的激光作为激发光源，选择650nm～700nm波长作为接收波长，进行观察，用红色显示；
5)重复步骤3)和4)，在模型中存有第一种液体的同时，向里面注入第二种液体，用激光扫描共聚焦显微镜，选择适宜的激发光源和接收波长进行第二次观察，并记录图像；可继续重复操作步骤3)和4)，观察与记录第三种、第四种液体注入过程的图像；
6)减压至常压，从样品舱出口通孔排除注入液体；
7)将记录的图像进行合成，获得多通道合成图像，该图像可作为对原油驱替过程进行分析的依据。
2.如权利要求1所述的实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，其特征在于，步骤1)中所述底座为长方体，中间设有一圆形凹槽，在凹槽周边上设有小凹槽，在底座上还设有多个螺纹孔，在底座相对的两侧面对应圆形凹槽的圆心的位置分别设有样品舱入口、样品舱出口。
3.如权利要求2所述的实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，其特征在于，步骤1)中所述样品舱为一带有凹槽的圆台，样品舱槽口向上设于底座的圆形凹槽内，样品舱的槽内用于放置岩心样品，并且在样品舱周边上设有与小凹槽相对应的脊，脊通过与小凹槽卡合，使样品舱固定在底座的凹槽中；样品舱与样品舱入口、样品舱出口的对应位置上设有两个通孔，在实验时可通过样品舱入口、样品舱出口和通孔对岩心样品内部进行调整。
4.如权利要求1所述的实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，其特征在于，步骤1)中所述光学薄膜设于岩心样品的上表面，光学薄膜的面积大于岩心样品上表面的面积。
5.如权利要求1所述的实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，其特征在于，步骤1)中所述玻璃窗口的形状和位置与样品舱中间的岩心样品相对应并且尺寸大于岩心样品的尺寸，玻璃窗口为圆形。
6.如权利要求1所述的实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，其特征在于，步骤1)中所述密封顶盖为圆形，在密封顶盖周边上设有与底座上设有的多个螺纹孔相对应的螺纹孔，螺钉通过底座上的螺纹孔和密封顶盖上的螺纹孔把样品舱、岩心样品和光学薄膜固定在底座与密封顶盖的中间。

一种实时观察真实岩心原油驱替过程的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，具体涉及一种在油田开发生产中对不同岩性的真实岩心原油驱替过程的微观实时观察的方法。\n背景技术\n[0002] 储层孔隙结构特征是影响储层渗流特征的重要因素，也是影响注水开发油田采收率的重要内因。为了研究储层孔隙结构对注水开发效果的影响，过去一直采用微观水驱油试验，通过光学显微镜观察真实砂岩微观模型或光刻玻璃模型来评价，他们的优点是透光度好，可以清楚地观察到孔喉中各种流体的分布及流体之间的界面，但是为了保持透光性，必须把样品磨薄，所以不能保持真实的岩石润湿性、真实储层孔隙网络结构、真实的地层压力，使研究受到了局限。\n[0003] 所以需要研制一种新的观察手段，在保持真实的岩石润湿性、储层孔隙网络结构、地层压力的前提下，来研究储层微观特征对开发的影响。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种有效的观察手段，来观察有一定厚度，及能保持真实的岩石润湿性、真实储层孔隙网络结构、真实的地层压力的真实岩心岩性的敏感性反应过程和原油驱替过程的方法。\n[0005] 为达上述目的，本发明具体的内容为：\n[0006] 一种实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，步骤为：\n[0007] 1)准备真实岩心实时观察驱油模型，其包含有：一底座、一设于底座上的样品舱、一设于底座顶部的密封顶盖、一设于密封顶盖中间的观察玻璃窗口和一覆盖岩心样品的光学薄膜，所述底座上设有凹槽，所述样品舱位于该凹槽中，岩心样品置于样品舱中，样品舱、岩心样品和光学薄膜固定在底座与密封顶盖的中间；\n[0008] 2)按照略小于样品舱的内壁尺寸，把洗完油的岩石样品加工好，岩石样品的厚度要求略大于样品舱的厚度，把岩石样品用有机玻璃固定在样品舱内，然后把高出样品舱的岩石样品磨平，然后剖光。把样品舱装入底座中，在剖光的样品表面覆光学薄膜，光学薄膜边缘与样品舱接触部位采用特殊密封胶处理，开始实验；\n[0009] 3)首先将样品舱出口通孔、和气压通道关闭密封，从样品舱入口通孔灌入液体(原油、水或聚合物等物质)，然后从气压通道加压至2-3Pa，放置1小时后，被测样品在溶液中达到饱和；\n[0010] 4)采用荧光探针标定方法，激光扫描共聚焦显微镜对真实岩心模型的驱替过程进行实时观察：将模型放在载物台上，将激光扫描共聚焦显微镜的镜头调整到观察玻璃窗口的上方，选择适宜的激发光源和接收波长，用长焦距物镜，选择合适倍数物镜进行观察，记录观察图像；\n[0011] 5)重复步骤3)和4)，在模型中存有第一种液体的同时，向里面注入第二种液体，用激光扫描共聚焦显微镜，选择适宜的激发光源和接收波长进行第二次观察，并记录图像；\n可继续重复操作步骤3)和4)，观察与记录第三种、第四种液体注入过程的图像；\n[0012] 6)减压至常压，从样品舱出口通孔排除注入液体；\n[0013] 7)将记录的图像进行合成，获得多通道合成图像，该图像可作为对原油驱替过程进行分析的依据。\n[0014] 步骤1)中所述底座为长方体，中间设有一圆形凹槽，在凹槽周边上设有小凹槽，在底座上还设有多个螺纹孔，在底座相对的两侧面对应圆形凹槽的圆心的位置分别设有样品舱入口、样品舱出口。\n[0015] 步骤1)中所述样品舱为一带有凹槽的圆台，样品舱槽口向上设于底座的圆形凹槽内，样品舱的槽内用于放置岩心样品，并且在样品舱周边上设有与小凹槽相对应的脊，脊通过与小凹槽卡合，使样品舱固定在底座的凹槽中；样品舱与样品舱入口、样品舱出口的对应位置上设有两个通孔，在实验时可通过样品舱入口、样品舱出口和通孔对岩心样品内部进行调整。\n[0016] 步骤1)中所述光学薄膜设于岩心样品的上表面，光学薄膜的面积大于岩心样品上表面的面积，由于岩心样品可能会是具有腐蚀性的材料，并且在反应时在凹槽的压力会变大，所以光学薄膜采用抗压防腐光学薄膜，并且为了使反应效果更好，光学薄膜边缘与样品舱接触部位采用特殊密封胶处理。\n[0017] 步骤1)中所述玻璃窗口的形状和位置一般与样品舱中间的岩心样品相对应并且尺寸一般大于岩心样品的尺寸，玻璃窗口为圆形。\n[0018] 步骤1)中所述密封顶盖为圆形，在密封顶盖周边上设有与底座上设有的多个螺纹孔相对应的螺纹孔，螺钉通过底座上的螺纹孔和密封顶盖上的螺纹孔把样品舱、岩心样品和光学薄膜固定在底座与密封顶盖的中间。\n[0019] 步骤1)中所述观察玻璃窗口采用特种强化玻璃材质加工，表面镀增透膜；所述底座、样品舱和密封顶盖采用不锈钢材质加工。\n[0020] 步骤4)中所述荧光探针标定方法的具体应用和观察结果：\n[0021] a)注液之后，针对样品中岩石矿物观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择488nm波长作为接收波长，进行观察，用绿色显示；\n[0022] b)针对样品中原油的轻质组份的观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择510nm～600nm波长作为接收波长，进行观察，用红色显示；\n[0023] c)针对样品中原油的重质组份的观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择600nm～800nm波长作为接收波长，进行观察，用蓝色显示；\n[0024] d)水在样品中的观察：水在注入之前用荧光黄染色，选择512nm波长的激光作为激发光源，择550nm～600nm波长作为接收波长，进行观察，用蓝色显示；\n[0025] e)聚合物在样品中的观察：聚合物注入之前用荧光兰染色，选择613nm波长的激光作为激发光源，择650nm～700nm波长作为接收波长，进行观察，用红色显示。\n[0026] 本发明方法的效果和优点在于：在保持了真实的岩石润湿性、储层孔隙网络结构、地层压力的前提下，研究储层微观特征对开发的影响。\n附图说明\n[0027] 图1：为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的真实岩心(芯片)可实时观察的驱油模型的结构图。\n[0028] 图2：为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的真实岩心(芯片)可实时观察的驱油模型的样品密封示意图。\n[0029] 图3：为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的真实岩心(芯片)可实时观察的驱油模型的俯视图和剖切图。\n[0030] 图4：为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的真实岩心(芯片)可实时观察的驱油模型的密封顶盖的示意图。\n[0031] 图5：为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的真实岩心(芯片)可实时观察的驱油模型的样品舱的示意图。\n[0032] 图6：为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的真实岩心(芯片)另一可实时观察的驱油模型(方形)的立体图。\n[0033] 图7：为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的激光共聚焦图像。\n具体实施方式\n[0034] 以下就本发明一种实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的步骤及所能产生的功效，配合附图以较佳实施例详细说明如下：\n[0035] 如图1和图3所示，为实现本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法中使用的真实岩心(芯片)可实时观察的驱油模型。真实岩心实时观察驱油模型包含有：底座1、样品舱2、观察玻璃窗口3、密封顶盖4和光学薄膜6。\n[0036] 所述底座1在本实施例上为长方体，中间设有一圆形凹槽11，在凹槽11周边上设有定位凹槽111；另在底座1上还设有多个装配用螺纹孔12分布在圆形凹槽11附近，在底座1相对的两侧面对应圆形凹槽11的圆心的位置分别设有样品舱入口通孔13、样品舱出口通孔14。\n[0037] 如图5所示，所述样品舱2为一带有凹槽的圆台，样品舱2槽口向上设于底座1的圆形凹槽11内，样品舱2的槽内用于放置岩心样品5，并且在样品舱2周边上设有与定位凹槽111相对应的定位脊21，定位脊21通过与定位凹槽111卡合，使样品舱2固定在底座\n1的凹槽11中；样品舱2与样品舱入口通孔13、样品舱出口通孔14的对应位置上设有两个通孔22、23，在实验时可通过样品舱入口13、样品舱出口14和通孔22、23注入和输出流体，以模拟流体对置于样品舱2中岩心样品5的驱替过程。\n[0038] 所述光学薄膜6设于岩心样品5的上表面，光学薄膜6的面积大于岩心样品5上表面的面积；由于岩心样品5可能会是具有腐蚀性的材料，并且在模型工作时在凹槽11的压力会变大，所以光学薄膜6表面需要特殊处理，光学薄膜6采用抗压防腐光学薄膜，并且为了使模型工作效果更好，光学薄膜6边缘与样品舱2接触部位采用特殊密封胶处理。\n[0039] 所述玻璃窗口3设于密封顶盖4的中间，为了在实验过程中更好的观看样品的变化，玻璃窗口3的形状和位置一般与样品舱2中间的岩心样品5相对应并且尺寸一般大于岩心样品5的尺寸，在本实施例上玻璃窗口3为圆形，玻璃窗口3采用特种强化玻璃材质加工，表面镀增透膜。\n[0040] 如图4所示，所述密封顶盖4在本实施例上为圆形环，中间圆形开口尺寸与玻璃窗口3相对应，外围尺寸大于样品舱2；从密封顶盖4的外围至中间圆形开口设一气压通道\n43，用以与外部压力管道相连通；在密封顶盖4周边上设有与底座1上设有的多个螺纹孔\n12相对应的螺纹孔41，在安装时，螺钉通过底座1上的螺纹孔12和密封顶盖4的螺纹孔41把样品舱2、岩心样品5和光学薄膜6固定在底座1与密封顶盖4的中间。所述底座1、样品舱2和密封顶盖4采用不锈钢材质加工。\n[0041] 并且在使用本发明驱油模型时需要注意各个部件的密封：\n[0042] 样品舱入口通道密封：参见图2，采用金属密封的方式，把金属管插入到样品舱入口通孔13中，密封金属环直接顶到舱入口处，用密封固定螺栓拧紧密封，样品舱出口通孔\n14采用同样的方法。\n[0043] 密封顶盖的密封：观察玻璃窗口3与密封顶盖4之间的密封采用密封胶粘和，密封顶盖4与样品舱2之间的密封采用螺栓加固的方式。\n[0044] 光学薄膜6与岩石样品5之间的密封：是通过对密封顶盖4的气压通道43输入压压缩空气，使其产生大于驱替压力，保证流体在岩石孔隙中流动。\n[0045] 如图6所示，为本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的真实岩心另一可实时观察的方形驱油模型的立体图，其中所示的实施例与前述的不同点在于其中样品舱、观察玻璃窗口、密封顶盖和光学薄膜均为方形，其余各部分均与上述圆形驱油模型结构相同，在此不再赘述。\n[0046] 在用本发明的方法进行观察时，分为以下几个步骤：\n[0047] 1)首先按照略小于样品舱2的内壁尺寸，把洗完油的岩石样品5加工好，岩石样品\n5的厚度要求略大于样品舱2的厚度，把岩石样品5用有机玻璃固定在样品舱2内，然后把高出样品舱的岩石样品磨平，然后剖光。把样品舱2装入底座中，在剖光的样品表面覆光学薄膜6，光学薄膜6边缘与样品舱2接触部位采用特殊密封胶处理，开始实验。\n[0048] 其中对举例岩心准备进行具体说明：\n[0049] (1)选择渗透率大于10毫达西的样品。\n[0050] (2)根据实验需要钻取直径25mm高5mm的岩心圆柱，将岩心按照样品舱内径制作。\n[0051] (3)对钻取的岩心圆柱洗油处理。\n[0052] (4)把洗油后的岩心圆柱进行松香煮胶。\n[0053] (5)煮胶后的岩心圆柱放入样品舱，用环氧树脂胶密封固定。\n[0054] (6)按照图3所示，把样品磨平并抛光，使岩心圆柱顶面与样品舱顶面平齐。\n[0055] (7)去除松香：用无水乙醇冲洗样品，可以去除松香而不破坏环氧树脂胶。\n[0056] (8)模型参数调整：样品舱顶压可以承受最大压力5Mpa，注水或聚合物压力不得超过4Mpa。\n[0057] 2)如图6所示，首先将样品舱出口通孔14、和气压通道43关闭密封，从图中样品舱入口通孔13灌入液体(原油、水或聚合物等物质)，然后从气压通道43加压至2-3Pa，放置1小时后，被测样品在溶液中达到饱和；\n[0058] 3)采用激光扫描共聚焦显微镜对真实岩心模型的驱替过程进行实时观察：将模型放在载物台上，将激光扫描共聚焦显微镜的镜头调整到观察玻璃窗口的上方，选择适宜的激发光源和接收波长，用长焦距物镜，选择合适倍数物镜进行观察，记录观察图像，例如图7(B)显示了注入原油时的荧光通道标定图像，图7(A)为观察到发射光通道标定岩石骨架图像；\n[0059] 4)重复步骤2)和3)，在模型中存有第一种液体的同时，向里面注入第二种液体，用激光扫描共聚焦显微镜，选择适宜的激发光源和接收波长进行第二次观察，并记录图像；\n可继续重复操作步骤2)和3)，观察与记录第三种、第四种液体注入过程的图像。\n[0060] 5)减压至常压，从样品舱出口通孔14排除注入液体。\n[0061] 6)将记录的图像进行合成，获得多通道合成图像，该图像可作为对原油驱替过程进行分析的依据。\n[0062] 本发明通过荧光探针标定方法可以把原油、水、聚合物等物质分开。如水用荧光黄染色；聚合物用荧光兰染色。再通过调整激光扫描共聚焦显微镜的激发光源和接受波长对不同对象(经过荧光探针标定的液体、原油或岩石矿物)进行观察和记录：如：\n[0063] a)注液之后，针对样品中岩石矿物观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择488nm波长作为接收波长，进行观察，用绿色显示，参见图7A。\n[0064] b)针对样品中原油的轻质组份的观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择510nm～600nm波长作为接收波长，进行观察，用红色显示，参见图7B。\n[0065] c)针对样品中原油的重质组份的观察，选择488nm波长的激光作为激发光源，选择600nm～800nm波长作为接收波长，进行观察，用蓝色显示。\n[0066] d)水在样品中的观察：水在注入之前用荧光黄染色，选择512nm波长的激光作为激发光源，择550nm～600nm波长作为接收波长，进行观察，用蓝色显示。\n[0067] e)聚合物在样品中的观察：聚合物注入之前用荧光兰染色，选择613nm波长的激光作为激发光源，择650nm～700nm波长作为接收波长，进行观察，用红色显示。\n[0068] 如图7所示，图7A为观察到发射光通道标定岩石骨架图像，图7B为观察到荧光通道标定原油图像，图7C为将图7A和图7B经多通道合成图像。通过该图像表明：原油在驱替过程中，通过图7可以清楚地观察到原油与岩石矿物的接触和结合关系，并且通过动态观察驱替过程，对驱替效果做出准确评价。\n[0069] 利用本发明实时观察真实岩心原油驱替过程的方法，不但可以实时观察原油驱替过程，分析孔隙中残余油在孔喉中的分布情况，也可对样品进行敏感性处理，原位观察样品的反应情况的观察。\n[0070] 本发明虽由前述实施例来描述，但仍可变化其形态与细节，在不脱离本发明的精神下制作。前述为本发明最合理的使用方法，仅为本发明可以具体实施的方式之一，但并不以此为限。